CoxFe3-xO4磁粉是一种比较好的高矫顽力磁粉。工业上以FeSO4为原料制备CoxFe3-xO4的主要步骤如下:(1)步骤①是在FeSO4溶液中加入NaOH
题型:不详难度:来源:
CoxFe3-xO4磁粉是一种比较好的高矫顽力磁粉。工业上以FeSO4为原料制备CoxFe3-xO4的主要步骤如下:
(1)步骤①是在FeSO4溶液中加入NaOH溶液,在40℃下搅拌生成FeOOH晶种。生成晶种的化学方程式为 ; (2)步骤②将晶种移到放有FeSO4溶液和铁皮的生长槽中,升温到60℃,吹入空气,待晶种长大到一定尺寸后,过滤、水洗、干燥,得FeOOH粉末。生长槽中放入铁皮的目的是 ,吹入空气的作用为 。 (3)步骤③将FeOOH在200~300℃下加热脱水,生成红色Fe2O3。实验室完成该操作需要下列仪器中的 (填字母)。 a.蒸发皿 b.烧杯 c.坩埚 d.泥三角 e.酒精灯 (4)步骤④通入H2,加热至300~400℃,生成Fe3O4。通入H2前要向加热炉中通入N2,其作用为 。 (5)步骤⑤加入CoSO4溶液,所得粗产品经过滤、洗涤、干燥即得成品。检验粗产品洗涤干净的实验操作和现象是 。 (6)某研究小组欲用锂离子电池正极废料(含LiCoO2、铝箔、铁的氧化物)制备CoSO4·7H2O晶体。下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
金属离子
| 开始沉淀的pH
| 沉淀完全的pH
| Fe3+
| 1.1
| 3.2
| Fe2+
| 5.8
| 8.8
| Co2+
| 6.9
| 9.4
| 请完成下列实验步骤(可选用的试剂:H2O2、稀硝酸、稀硫酸、NaOH溶液): ①用N-甲基吡咯烷酮在120℃下浸洗正极废料,使LiCoO2与铝箔分离,得到LiCoO2粗品并回收铝。 ② 。 ③向所得粗品CoSO4溶液中加入NaOH溶液,调节pH约为5,过滤。 ④ 。 ⑤将Co(OH)2沉淀溶于稀硫酸中,蒸发浓缩、降温结晶,得到CoSO4·7H2O晶体。 |
答案
(1)4FeSO4+8NaOH+O24FeOOH+4Na2SO4+2H2O(2分) (2)消耗硫酸,生成FeSO4(2分) 氧化FeSO4生成FeOOH,使晶种生长(2分) (3)cde(2分) (4)除去空气,防止氢气与氧气混合反应爆炸(1分) (5)取最后一次洗涤滤出液少许于试管中,滴加氯化钡溶液,如果不产生白色沉淀,则表明洗涤干净 (2分) (6)②用稀硫酸溶解LiCoO2,并加入过量H2O2(2分) ④向③所得滤液中加入NaOH溶液,调节pH至9.4,过滤,洗涤得到Co(OH)2沉淀(2分) |
解析
试题分析:(1)该反应的反应物为FeSO4、NaOH和O2,产物为FeOOH;(2)在此条件下反应生成酸,会对导致晶种溶解,铁反应消耗掉生成的硫酸,同时补充原料FeSO4;溶液中铁为+2价,通入氧气为氧化剂,使其被氧化为+3铁;(3)加热固体用坩埚,与其配套的有泥三角、三脚架、坩埚钳、酒精灯等;(4)氢气易燃,在有氧气存在下加热会发生爆炸,故先用氮气排尽空气;(5)取最后一次洗涤滤出液少许于试管中,滴加氯化钡溶液,如果不产生白色沉淀,则表明洗涤干净;(6)第①分离出LiCoO2粗品,第③得CoSO4溶液,并沉淀除去铁离子,故第②应用硫酸溶解粗品,且需把生成的杂质亚铁离子氧化为铁离子,可以用双氧化水;第③得到纯净的溶液,第④应得到Co(OH)2沉淀,应加入氢氧化钠溶液调节pH≥9.4,使钴沉淀完全,并洗涤、干燥得到纯净物。 |
举一反三
三氯化铁是合成草酸铁的重要原料。 ⑴利用工业FeCl3制取纯净的草酸铁晶体[Fe2(C2O4)3·5H2O]的实验流程如下图所示:
①为抑制FeCl3水解,溶液X为 。 ②上述流程中FeCl3能被异丙醚萃取,其原因是 ;检验萃取、分液后所得水层中是否含有Fe3+的方法是 。 ③所得Fe2(C2O4)3·5H2O需用冰水洗涤,其目的是 。 ④为测定所得草酸铁晶体的纯度,实验室称取a g样品,加硫酸酸化,用KMnO4标准溶液滴定生成的H2C2O4,KMnO4标准溶液应置于如图所示仪器 (填“甲”或“乙”)中。下列情况会造成实验测得Fe2(C2O4)3·5H2O含量偏低的是 。
a.盛放KMnO4的滴定管水洗后未用标准液润洗 b.滴定管滴定前尖嘴部分有气泡,滴定后消失 c.滴定前仰视读数,滴定后俯视读数 ⑵某研究性学习小组欲从蚀刻镀铜电路板所得废液(溶质为FeCl2、CuCl2、FeCl3)出发,制备单质铜和无水FeCl3,再由FeCl3合成Fe2(C2O4)3·5H2O。请补充完整由蚀刻废液制备单质铜和无水FeCl3的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、盐酸、NaOH溶液和H2O2溶液):向废液中加入足量铁粉,充分反应后过滤; ;调节溶液pH,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得FeCl3·6H2O; ,得到无水FeCl3。 |
绿矾(FeSO4•7H2O)是治疗缺铁性贫血的特效药。某学校的化学兴趣小组的同学对绿矾进行了如下的探究:
FeSO4•7H2O的制备 该化学兴趣小组的同学在实验室通过如下实验由废铁屑(含少量氧化铜、氧化铁等杂质)制备FeSO4·7H2O晶体: ①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中,加热数分钟,用倾析法除去 Na2CO3溶液,然后将废铁屑用水洗涤2~3遍。 ②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸,控制温度在50~80℃之间至铁屑耗尽; ③趁热过滤,将滤液转入到密闭容器中,静置、冷却结晶; ④待结晶完毕后,滤出晶体,用少量冰水洗涤2~3次,再用滤纸将晶体吸干; ⑤将制得的FeSO4·7H2O晶体放在一个小广口瓶中,密闭保存。 请回答下列问题: (1)实验步骤①的目的是 。 (2)实验步骤②明显不合理,理由是 。 (3)为了洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质,实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体,原因是 。 (二)探究绿矾(FeSO4·7H2O)热分解的产物 已知SO3的熔点是16.8°C,沸点是44.8°C,该小组设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
【实验过程】 ①仪器连接后,检查装置A与B气密性; ②取一定量绿矾固体置于A中,通入N2以驱尽装置内的空气,关闭k,用酒精灯加热硬质玻璃管; ③观察到A 中固体逐渐变红棕色,B中试管收集到无色液体,C中溶液褪色; ④待A中反应完全并冷却至室温后,取少量反应后固体于试管中,加入硫酸溶解,取少量滴入几滴KSCN溶液,溶液变红色; ⑤往B装置的试管中滴入几滴BaCl2溶液,溶液变浑浊。 (4)实验结果分析 结论1:B中收集到的液体是 ; 结论2:C中溶液褪色,可推知产物中有 ; 结论3:综合分析上述实验③和④可推知固体产物一定有Fe2O3。 【实验反思】 (5)请指出该小组设计的实验装置的明显不足: 。 (6)分解后的固体中可能含有少量FeO,取上述实验④中盐酸溶解后的溶液少许于试管中,选用一种试剂鉴别,该试剂最合适的是 。 a.氯水和KSCN溶液 b.酸性KMnO4溶液 c.H2O2 d.NaOH溶液 |
亚铁盐在空气中易被氧化,但形成复盐可稳定存在。硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4•FeSO4•6H2O]是一种重要化学试剂,实验室可用纯铁片来制取硫酸亚铁铵,流程如下:
请回答下列问题: (1)操作Ⅰ的名称是 ,所用主要仪器和用品有(铁架台、铁圈除外) 。 (2)若A物质为CuSO4,其加入的目的是 ,则固体B的成分为 。 (3)加少量硫酸可以调节pH为 1~2,其作用是 。 |
短周期主族元素A、B、C、D、E在元素周期表中的位置如下图所示,其中A为地壳中含量最高的金属元素。
请用化学用语回答下列问题: (1)D元素在周期表中的位置: (2)A、D 、E元素简单离子半径由大到小的顺序为_____>______ >______ (填微粒符号 ) (3)F与D同主族且相邻,其气态氢化物稳定性的大小 > (填微粒符号) (4)用高能射线照射含有10电子的D元素氢化物分子时,一个分子能释放一个电子,同时产生一种具有较高氧化性的阳离子,试写出该阳离子的电子式 ,该阳离子中存在的化学键有 。 (5)C元素的简单氢化物与E元素的最高价氧化物的水化物反应,生成化合物K,则K的水溶液显_____性(填“酸性”、“碱性”或“中性”),用离子方程式表示其原因 . (6)化合物AC导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料。其中制备AC的一种方法为:用A元素的氧化物、焦炭和C的单质在1600 ~ 1750℃生成AC,每生成1 mol AC,消耗18 g碳,吸收b kJ的热量。(热量数据为25℃、101.3 kPa条件下)写出该反应的热化学方程式 。 (7)在Fe和Cu的混合物中加入一定量C的最高价氧化物的水化物稀溶液,充分反应后,剩余金属m1 g;再向其中加入稀硫酸,充分反应后,金属剩余 m2 g 。下列说法正确的是 。 a.加入稀硫酸前和加入稀硫酸后的溶液中肯定都有Cu2+ b.加入稀硫酸前和加入稀硫酸后的溶液中肯定都有Fe2+ c.m1一定大于m2 d.剩余固体m1 g 中一定有单质铜,剩余固体m2 g 中一定没有单质铜 |
工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS2,杂质不溶于水和酸)为原料,制备蓝色晶体G,其化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,涉及流程如下:
已知25℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表:
(1)黄铜矿在空气中焙烧能生成铁和铜的低价硫化物,写出其反应的化学方程式: ; (2)试剂X的化学式为 ; (3)常温下,0.1 mol/L试剂Y的pH=11,则该温度下,试剂Y的电离常数为 ,用pH试纸测该溶液pH值的方法是 ; (4)在溶液N中加入乙醇的目的是 。 |
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